第三章 热力学定律（易错47题9大考点）单元复习-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

**基本信息** 聚焦热力学定律9大考点，47题覆盖概念辨析、定律应用及图像问题，逻辑从基础到综合，强化物理观念与科学思维 **综合设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |改变物体内能的两种方式|7题|单选/多选/填空|从做功与热传递概念切入，建立内能变化的基础认知| |热力学第一定律的表达和应用|11题|单选/多选/计算|结合理想气体状态分析，推导能量转化关系| |热力学第一定律与图像结合|6题|图像分析题|通过p-V等图像深化定律的定量应用| |能量守恒定律及永动机|7题（4+3）|概念辨析题|从守恒原理延伸至第一类永动机不可制成的逻辑| |热力学第二定律及熵|13题（6+3+4）|单选/多选/填空|从定律表述到熵增原理，构建宏观过程方向性认知| |热力学第三定律|3题|概念辨析题|总结绝对零度不可达到的极限规律|

第三章 热力学定律（易错47题9大考点）（解析版） 一．改变物体内能的两种方式（共7小题） 二．热力学第一定律的表达和应用（共11小题） 三．热力学第一定律与理想气体的图像问题相结合（共6小题） 四．能量守恒定律的内容和应用（热力学方向）（共4小题） 五．第一类永动机不可能制成（共3小题） 六．热力学第二定律的不同表述与理解（共6小题） 七．第二类永动机不可能制成（共3小题） 八．熵与熵增加原理（共4小题） 九．热力学第三定律的表述和应用（共3小题） 一．改变物体内能的两种方式（共7小题） 1．将一定质量的气体封闭在气缸中，用力迅速向下压缩活塞，会观察到气缸内的硝化棉被点燃的现象；在气体压缩过程中，下列说法中正确的是（　　） A．活塞对气体做功，使气体内能增加，温度升高 B．气体压强保持不变 C．克服摩擦力做功，使气体内能增加，温度升高 D．每个气体分子动能均增加 【答案】A 【解答】解：A、用力迅速向下压缩活塞，由于活塞对封闭气体做功，而热传递很少，所以根据热力学第一定律可知，封闭气体的内能增大，温度升高。 温度升高，分子的平均动能增大，由于分子的运动无规则，并不是每个气体分子的动能都增加。故CD错误，A正确。 B、根据气态方程：C知，T升高，则PV增大，而V减小，所以P增大。故B错误。 故选：A。 2．关于如图中所涉及物理知识的论述中，正确的是（　　） A．甲图中，由两分子间作用力随距离变化的关系图线可知，当两个相邻的分子间距离为r0时，它们间相互作用的引力和斥力均为零 B．乙图中，在固体薄片上涂上石蜡，用灼热的针接触其下表面，从石蜡熔化情况知固体薄片可能为非晶体 C．丙图中，液体表面层分子间相互作用表现为斥力，正是因为斥力才使得水黾可以停在水面上 D．丁图中，迅速压下活塞，可观察到硝化棉燃烧起来，这表明气体从外界吸热，内能增加 【答案】B 【解答】解：A、甲图中，当两个相邻的分子间距离为r0时，它们间相互作用的引力和斥力大小相等，方向相反，分子力表现为零，故A错误； B、乙图中，从石蜡熔化情况可知表现为各向同性，则此固体薄片可能为多晶体或非晶体，故B正确； C、丙图中，水黾可以停在水面上是由于液体表面层分子间相互作用表现为引力，即液体表面张力作用的结果，故C错误； D、丁图中，迅速压下活塞，可观察到硝化棉燃烧起来，这表明外界对气体做功，而气体还来不及向外界放热，气体内能增加，温度迅速升高，故D错误。 故选：B。 3．下列有关热和能的说法中，正确的是（　　） A．发生热传递时，温度总是从高温物体传递给低温物体 B．夏天在室内洒水降温，利用了水的比热容较大的性质 C．一块0℃的冰融化成0℃的水后，温度不变，内能变大 D．内燃机的压缩冲程，主要通过热传递增加了汽缸内物质的内能 【答案】C 【解答】解：A、热传递的条件是两个物体之间存在温度差，热量从高温物体传给低温物体，而不是温度的传递，故A错误； B、夏天在室内洒水，水汽化（蒸发）吸收热量，起到降温的作用，不是利用了水的比热容较大的性质，故B错误； C、一块0℃的冰融化成0℃的水，属于晶体的熔化过程，该过程吸收热量，温度不变，内能增加，故C正确； D、内燃机的压缩冲程，活塞压缩气缸内物质，机械能转化为内能，是通过做功改变物体的内能，故D错误。 故选：C。 4．（多选）关于物体内能，下列说法中正确的是（　　） A．将物体举高或使它们的速度增大，是利用做功来使物体内能增大的 B．阳光照晒衣服，衣服的温度升高，是利用热传递来改变物体内能的 C．物体在空中自由下落是用做功增加内能 D．拉弯的弓把箭射出去，箭在空气中飞行的过程中，内能增加 【答案】BD 【解答】解：A、将物体举高或使它们的速度增大，是利用做功来使物体机械能增大，与内能无关，故A错误。 B、阳光照晒衣服，衣服的温度升高，是利用热传递来改变物体的内能，故B正确。 C、物体在空中自由下落，重力做功，增加动能，与内能无关，故C错误。 D、拉弯的弓把箭射出去，箭在空气中飞行的过程中，克服空气阻力做功，内能增加，故D正确。 故选：BD。 5．（多选）下列说法正确的是（　　） A．静电场、感应电场、磁场等均是客观存在的物质 B．电势能是电荷、电场共同拥有且与电荷位置有关的能量 C．做功是系统能量改变的唯一途径 D．所有由法拉第电磁感应定律描述的感应电动势均有相同的形成机理 【答案】AB 【解答】解：A、静电场、感应电场、磁场等均是客观存在的特殊物质，故A正确。 B、由电势能公式为Ep＝qφ，式中电势φ是由电场决定的，与电荷在电场中的位置有关，所以可知，电势能是电荷、电场共同拥有且与电荷位置有关的能量。故B正确。 C、做功和热传递都能改变系统的能量。故C错误。 D、由法拉第电磁感应定律描述的感应电动势可能是由于磁感应强度变化引起的，可能是由线圈的面积变化引起的，也可能是由于线圈与磁场间夹角变化引起的，所以形成的机理不一定相同，故D错误。 故选：AB。 6．如图所示，在矿泉水瓶的侧壁上钻一个孔，把电火花发生器紧紧塞进孔中，从瓶口喷入酒精并盖上锥形纸筒，按动电火花发生器，点燃瓶内酒精后，纸筒即刻飞出，燃气推动纸筒飞出的过程相当于内燃机的 　做功　 冲程，纸筒飞出后瓶内气体的内能 　减小　 （选填“增大”“减小”或“不变”）。 【答案】做功；减小。 【解答】解：燃气推动纸筒飞出的过程，燃气推动纸筒做功，相当于内燃机的做功冲程；该过程中，内能转化为机械能，所以纸筒飞出后瓶内气体的内能减小，温度降低。 故答案为：做功；减小。 7．运用所学的物理知识，试完成下列问题： （1）指出下列实例中，各是通过什么方式（物理过程）来改变物体的内能？ ①煤炉把水烧开； ②自行车急刹车时轮胎发热； ③冰块将食品温度降低； ④压缩气体放气后温度降低； ⑤太阳光把衣服晒暖和。 （2）擦火柴，火柴就燃烧；把火柴放在太阳光下，通过凸透镜聚光使火柴燃烧。这两种方式有什么不同？效果为什么是相同的？ 【答案】（1）热传递；做功；热传递；做功；热传递；（2）见解析。 【解答】详解：（1）①煤炉把水烧开，是通过热传递来改变物体的内能； ②自行车急刹车时轮胎发热，是通过做功来改变物体的内能； ③冰块将食品温度降低，是通过热传递来改变物体的内能； ④压缩气体放气后温度降低，是通过做功来改变物体的内能； ⑤太阳光把衣服晒暖和，是通过热传递来改变物体的内能。 （2）因为改变物体内能的方式（物理过程）只有两种，即做功和热传递。如果属于其他形式的能与内能之间的转化的过程，那么就是做功过程；如果属于物体间内能的转移过程，那么就是热传递过程。擦火柴，火柴就燃烧，是通过做功方式使火柴燃烧；通过凸透镜聚光使火柴燃烧是通过热传递方式使火柴燃烧。因为做功和热传递都能使物体的内能改变，所以效果是相同的。 故答案为：（1）热传递；做功；热传递；做功；热传递；（2）见解析。 二．热力学第一定律的表达和应用（共11小题） 8．一定质量的理想气体经历了A→B→C的状态变化过程，p﹣V图像如图所示，BA延长线通过O点，BC与p轴平行，则（　　） A．A→B过程气体吸热 B．A→B过程气体内能减小 C．B→C过程气体对外界做正功 D．B→C过程气体分子的平均动能减小 【答案】A 【解答】解：AB、由题图可知A→B过程，p、V乘积变大，根据理想气体的状态方程知，T增大，气体内能增加，即：ΔU＞0 又由于气体体积增大，气体对外界做正功，即：W＜0 根据热力学第一定律：ΔU＝W+Q 可知：Q＞0 所以气体A→B的过程要吸热，故A正确，B错误； C、由题图知B→C过程，气体体积不变，气体对外界不做功，故C错误； D、由于B→C过程，p增大，V不变，根据查理定律知，T增大，则气体分子的平均动能增大，故D错误。 故选：A。 9．一定质量的理想气体从状态a开始。第一次经绝热过程到状态b；第二次先经等压过程到状态c，再经等容过程到状态b。p﹣V图像如图所示。则（　　） A．c→b过程气体从外界吸热 B．a→c→b过程比a→b过程气体对外界所做的功多 C．气体在状态a时比在状态b时的分子平均动能小 D．气体在状态a时比在状态c时单位时间内撞击在单位面积上的分子数少 【答案】B 【解答】解：A、c→b过程，气体体积不变，即气体发生等容变化过程，气体压强变小，温度降低，故气体的内能减小。该过程气体对外不做功，由热力学第一定律可知气体向外界放热，故A错误； B、p﹣V图像与横坐标围成的面积表示为气体做功的多少，由图像可知，a→c→b过程比a→b过程气体对外界所做的功多，故B正确； C、a→b过程为绝热过程，气体体积变大，气体对外做功，由热力学第一定律可知，气体内能减小，温度降低。结合温度是分子平均动能的标志，可知气体在状态a时比在状态b时的分子平均动能大，故C错误； D、a→c过程，气体的压强不变，温度升高，分子的平均动能变大，平均每次分子撞击容器壁的冲力变大。由气体压强的微观解释可知，在状态a时比在状态c时单位时间内撞击在单位面积上的分子数多，故D错误。 故选：B。 10．一定质量理想气体经历如图所示的循环过程，a→b过程是等压过程，b→c过程中气体与外界无热量交换，c→a过程是等温过程。下列说法正确的是（　　） A．a→b过程，容器壁在单位时间内、单位面积上受到气体分子撞击的次数会增加 B．b→c过程，气体对外做功，内能增加 C．a→b过程，气体从外界吸收的热量大于c→a过程放出的热量 D．a→b→c→a过程，气体从外界吸收的热量大于气体对外界做的总功 【答案】C 【解答】解：A、a→b过程是等压过程，体积变大，由pV＝nRT可知温度升高，则分子的平均动能增大，分子的平均速率变大，因压强不变，由分子动理论公式可知，单位时间内单位面积上受到气体分子撞击的次数会减小，故A错误； B、b→c过程中气体与外界无热量交换，即Qbc＝0。又由气体体积增大可知Wbc＜0，由热力学第一定律ΔU＝Q+W可知气体内能减小，故B错误； C、对a→b→c→a的全过程，气体对外做功，有ΔU＝Qab﹣Qca﹣W＝0，则Qab＞Qca，即a→b气体从外界吸收的热量大于c→a过程放出的热量，故C正确。 D、a→b→c→a，气体状态变化为顺时针大循环回到初态，则气体对外做功，气体从外界吸热，因整个过程为热力学循环过程内能不变：ΔU＝0，则气体从外界吸收的热量等于气体对外界做的总功，故D错误； 故选：C。 11．如图所示，某同学在下山过程中，将没盖子的空水瓶开口向上放在背包侧袋里。下山过程中，温度逐渐升高、大气压可视为不变，关于瓶内气体说法正确的是（　　） A．单位体积内的气体分子数不变 B．瓶内气体分子的平均速率不变 C．瓶内原有气体总内能逐渐减小 D．单位时间撞击单位面积瓶壁的分子数减少 【答案】D 【解答】解：A.由题意可知，空水瓶开口向上，则瓶内气体与外界大气压相通，则压强p不变，下山过程中海拔越低温度T越高，大气压不变，但是单位体积内的气体分子数不变，根据理想气体状态方程可知，体积V会增大瓶内气体膨胀，则单位体积内的分子数 减小，故A 错误； B.分子平均速率与温度成正比（温度是分子平均动能的标志），温度越高，分子平均动能越大，平均速率也越大，故B错误； C.瓶内原有气体内能逐渐减小，气体内能由温度和分子数决定温度升高，但部分气体逸出（分子数减少，内能减小的因素），由于p不变、T升高，V 增大的比例大于T升高的比例，原有气体的分子数减少更多，内能减小，故C正确； D.单位时间撞击单位面积瓶壁的分子数减少单位时间撞击数与分子数密度n和分子平均速率v有关，n减小，v增大，但p不变，T 升高，增大，因此 n 必须减小，且减小的幅度超过 v 增大的幅度，最终导致单位时间撞击数减少，故D正确。 故ABC错误，D正确。 故选：D。 12．（多选）如图，一开口向上的导热气缸内用活塞封闭了一定质量的理想气体，活塞与气缸壁间无摩擦。现用外力作用在活塞上，使其缓慢下降，环境温度保持不变，系统始终处于平衡状态。在活塞下降过程中（　　） A．气体体积逐渐减小，内能增加 B．气体压强逐渐增大，内能不变 C．气体压强逐渐增大，放出热量 D．外界对气体做功，气体内能不变 【答案】BCD 【解答】解：A、活塞缓慢下降过程气体体积逐渐减小，由于气缸导热且环境温度不变，气体温度不变，一定质量的理想气体内能仅与温度有关，气体内能不变，故A错误； B、气体体积减小而温度不变，由玻意耳定律pV＝C可知，气体压强p增大，气体温度不变，内能不变，故B正确； CD、活塞向下缓慢下降过程，气体体积减小，外界对气体做功，W＞0，气体温度不变，内能不变，ΔU＝0，由热力学第一定律ΔU＝W+Q可知，Q＝ΔU﹣W＝﹣W＜0，气体放出热量，故CD正确。 故选：BCD。 13．（多选）一定质量的理想气体在绝热过程中由状态A变化到状态B，其压强p随体积V变化图像如图所示，则该过程中下列说法正确的是（　　） A．外界对气体做正功 B．气体的内能不变 C．气体分子的平均动能减小 D．单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数减小 【答案】CD 【解答】解：ABC、由图像可知，由状态A变化到状态B，气体的体积变大，气体对外做功，那么外界对气体做负功，由于是绝热过程，根据热力学第一定律可知，气体内能减少，则气体的温度降低，气体分子的平均动能减小，故AB错误，C正确； D、由题图可知，气体体积变大，单位体积内气体分子数变小，且气体分子的平均动能减小，可知单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数减小，故D正确。 故选：CD。 14．（多选）如图所示，一定质量的理想气体经历了从状态A→B→C→A的过程，气体在状态A时的体积为V0，CA的延长线过p﹣T坐标系的原点O，气体的内能E＝kT（k为常数），下列说法正确的是（　　） A．从A到B的过程，气体吸热 B．从B到C的过程，气体分子的平均动能减小，所有分子的平均速率都减小 C．在状态B时，气体的内能是在状态A时的3倍 D．从C到A的过程，单位时间内撞击到容器壁单位面积上的分子数增多 【答案】AC 【解答】解：A、从A到B的过程，气体压强不变，而温度升高，则内能增大，由盖—吕萨克定律C可知，气体的体积增大，则气体对外做功，由热力学第一定律可知，气体从外界吸收热量，故A正确； B、从B到C的过程，气体温度降低，气体分子的平均动能减小，由于分子运动是无规则的，所以不是所有分子的平均速率都减小，故B错误； C、由于气体的内能满足E＝kT，状态B的温度是状态A的3倍，所以在状态B时，气体的内能是在状态A时的3倍，故C正确； D、从C到A的过程，根据理想气体状态方程C，p﹣T图线是过原点的直线，不变，则气体的体积V不变，在压强减小时，单位时间内撞击到容器壁单位面积上的分子数减少，故D错误。 故选：AC。 15．如图所示为弹性健身球，球内气体的体积为110L，压强为1.1×105Pa。某同学靠到球上，达到稳定时，球内气体体积变为100L，球内气体视为理想气体且温度不变，球内气体压强为　1.2×105 Pa（结果保留2位有效数字），则该过程气体向外界　放出　 （填“放出”或“吸收”）热量。 【答案】1.2×105、放出。 【解答】解：根据玻意耳定律可知：p1V1＝p2V2 解得 该过程气体温度不变，内能不变，体积减小，外界对气体做功，可知气体向外界放出热量。 故答案为：1.2×105、放出。 16．如图所示，一个导热良好的圆柱形汽缸开口向上竖直放置于水平面上，缸内有一形状不规则的文物，且封闭有一定质量的理想气体。白天某时刻，气体的温度为27℃，质量为m、横截面积为S的活塞到汽缸底部的距离为H。到夜晚某时刻，环境温度缓慢降低到7℃时，活塞离汽缸底部的距离变为h，此过程中气体增加的内能为ΔU。已知大气压强恒为p0，重力加速度为g，活塞与汽缸壁密封良好且不计摩擦，忽略文物热胀冷缩的影响，热力学温度与摄氏温度的关系T＝t+273K。求： （1）汽缸内放置的文物的体积； （2）该过程中缸内气体吸收的热量。 【解答】解：（1）设汽缸内放置的文物的体积为V0。初态：T1＝（27+273）K＝300K，V1＝SH﹣V0 末态：T2＝（7+273）K＝280K，V2＝Sh﹣V0 汽缸内气体发生等压变化，根据盖—吕萨克定律有 解得V0＝15Sh﹣14SH （2）汽缸内气体的压强 外界对气体做功 根据热力学第一定律有ΔU＝W+Q 故该过程中汽缸内气体吸收的热量Q＝ΔU﹣W＝ΔU﹣（p0S+mg）（H﹣h） 答：（1）汽缸内放置的文物的体积为15Sh﹣14SH； （2）该过程中缸内气体吸收的热量为ΔU﹣W＝ΔU﹣（p0S+mg）（H﹣h）。 17．如图，在竖直放置的圆柱形容器内用质量为m的活塞密封一部分气体，活塞能无摩擦地滑动，容器的横截面积为S，将整个装置放在大气压恒为p0的空气中，开始时气体的温度为T0，活塞与容器底的距离为h0，当气体从外界吸收热量Q后，活塞缓慢上升d后再次平衡。重力加速度大小为g，求： （1）再次平衡后气体的温度； （2）在此过程中的密闭气体的内能增加了多少。 【解答】解：（1）对于密封气体，初状态的温度为T0，体积为V0＝h0S 末状态的温度设为T1，体积为V1＝（h0+d）S 密封气体发生等压变化，根据盖—吕萨克定律有 解得 （2）密封气体的压强为 气体对外界做的功为 由热力学第一定律有ΔU＝Q+W 解得密闭气体的内能增加ΔU＝Q﹣p0Sd﹣mgd 答：（1）再次平衡后气体的温度为（1）T0； （2）在此过程中的密闭气体的内能增加了Q﹣p0Sd﹣mgd。 18．导热性能良好、内壁光滑的汽缸开口竖直向上放置，其上端口装有固定卡环，如图1所示。质量m＝0.8kg、横截面积S＝2.5×10﹣4m2的活塞将一定质量的理想气体封闭在缸内。现缓慢升高环境温度，气体从状态A变化到状态C的V﹣T图像如图2所示，已知大气压强，重力加速度g＝10m/s2。求： （1）状态C时气体的压强； （2）气体从A到C的过程中气体内能增加了7.2×104J，则这一过程中气体吸收的热量是多少？ 【解答】解：（1）由平衡条件可知，A状态气体压强为： 由B变化到C，根据查理定律有： 又由于：pA＝pB 代入数据解得： （2）从A到B为等压过程，外界对气体做功为：W＝﹣pA（VB﹣VA） 根据热力学第一定律有：ΔU＝Q+W 代入数据解得：Q＝9.84×104J 答：（1）状态C时气体的压强为1.76×105Pa； （2）气体从A到C的过程中气体内能增加了7.2×104J，则这一过程中气体吸收的热量是9.84×104J。 三．热力学第一定律与理想气体的图像问题相结合（共6小题） 19．一定质量的理想气体从状态A开始，经历A→B→C→A一次循环回到A状态，其压强p随体积倒数变化的图像如图所示，其中AB的反向延长线过原点O，BC为双曲线，CA与横轴平行。下列说法正确的是（　　） A．A→B过程气体内能不变，气体从外界吸收热量 B．B→C过程气体分子平均动能不变 C．C→A过程气体分子单位时间内对容器壁单位面积的碰撞次数减少 D．A→B→C→A全过程气体从外界吸收热量 【答案】C 【解答】解：A、根据气态方程C得，可知图像的斜率与温度成正比，A→B过程图像的斜率不变，所以气体的温度不变，而一定质量的理想气体内能只与温度有关，所以气体内能不变，因为气体体积减小，外界对气体做正功，即W＞0，根据热力学第一定律ΔU＝W+Q可知Q＜0，即气体向外界放出热量，故A错误； B、图像在B→C过程中的各点与坐标原点连线构成的斜率逐渐减小，表示气体的温度逐渐降低，可知气体分子平均动能减小，故B错误； C、图像在C→A过程中的各点与坐标原点连线构成的斜率逐渐增大，表示气体的温度逐渐升高，则气体分子平均动能增大，而压强不变，则气体分子单位时间内对容器壁的碰撞次数减少，故C正确； D、A→B→C过程和C→A过程气体体积变化量ΔV大小相同，根据图像可知前一过程压强大于后一过程，且前一过程气体体积减小，外界对气体做功W1＞0 后一过程气体体积增大，气体对外界做功，W2＜0 而W＝W1+W2＞0 根据热力学第一定律ΔU＝W+Q 可得Q＜0，所以全过程放热，故D错误。 故选：C。 20．“回热式热机”热循环过程可等效为如图所示的曲线，a→b、c→d为等温过程，b→c、d→a为等容过程。对于一定质量的理想气体在热循环过程中，下列说法正确的是（　　） A．a状态气体温度比c状态低 B．b→c过程放出热量小于d→a过程吸收热量 C．整个循环过程，气体对外放出热量 D．d状态下单位时间与器壁单位面积碰撞的气体分子数比c状态多 【答案】D 【解答】解：A、从b到c为等容变化，则有，因pb＞pc，则Tb＞Tc，又有Ta＝Tb，可得Ta＞Tc，故A错误； B、b→c，d→a两过程气体都发生等容变化，根据热力学第一定律ΔU＝W+Q，吸收或放出的热量都用来改变气体的内能，由于Ta＝Tb，Tc＝Td，故有Tb﹣Tc＝Ta﹣Td，可知b→c，d→a两过程的气体内能变化量大小相等，所以这两过程气体放出、吸收的热量相等，故B错误； C、在p﹣V图像中，图像与横轴围成的面积等于气体做功的大小，体积增大时，气体对外做功，体积减小时，外界对气体做功，所以整个循环过程，气体对外做功，而气体内能变化量为零，根据热力学第一定律可知，整个循环过程，气体从外界吸收热量，故C错误； D、由p﹣V图像可知，pd＞pc，又有Td＝Tc，气体分子平均速率相等，根据压强的微观意义可知，d状态下单位时间与器壁单位面积碰撞的气体分子数比c状态多，故D正确。 故选：D。 21．在研究气体物态变化规律时，小江同学用传感器研究一定质量的理想气体的p﹣V图象如图所示，初状态为a，后经ab、bc、ca三个过程回到初状态。则（　　） A．a、b两状态温度相等 B．b到c的过程，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增加 C．c到a的过程，气体从外界吸收热量，气体内能增大 D．a到b的过程，气体对外界做功，其值等于10p0V0 【答案】B 【解答】解：A、状态a压强和体积的乘积为：4p0V0，状态b压强和体积的乘积为：5p0V0，由理想气体状态方程C可知，a状态的温度小于b状态的温度，故A错误； B、由b到c的过程，体积不变，压强增大，温度升高，单位体积内的分子数不变，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增加，故B正确； C、由c到a的过程，压强不变，体积减小，根据理想气体状态方程C可得温度减小，内能减小，气体放热，故C错误； D、由a到b的过程，体积增大，气体对外界做功，根据p﹣V图像与坐标轴围成的面积表示气体做的功，可知气体对外界做功：W10p0V0，故D错误。 故选：B。 22．（多选）一定质量的理想气体，从状态A变化到状态B再变化到状态C，其压强p与体积的倒数的关系图像如图所示，则（　　） A．A→B过程中，气体分子热运动的平均动能先减小后增大 B．A→B过程中，气体从外界吸收热量 C．B→C过程中，单位时间内气体分子对单位面积器壁的撞击次数不变 D．整个过程中，A、B、C三个状态的温度关系为TA＜TC＜TB 【答案】BD 【解答】解：A．由图可知，从A→B过程中，气体压强增大，体积增大，根据一定质量理想气体状态方程C可知，气体温度一定升高，气体分子热运动的平均动能增大，故A错误； B、从A→B过程中，气体体积增大，气体对外做功（W＜0），温度升高，内能增大（ΔU＞0），根据热力学第一定律ΔU＝W+Q可知，Q＞0，即气体从外界吸收热量，故B正确； C、从B→C过程中，气体体积不变，压强减小，则单位时间内气体分子对单位面积器壁的撞击次数减小，故C错误； D、由以上分析可知，A→B过程中，温度升高，即TA＜TB，且A状态温度低于图线与虚线交点处的温度，B→C过程中，体积不变，压强减小，温度降低，即TC＜TB，而C状态温度与交点处温度相同，所以TA＜TC＜TB，故D正确。 故选：BD。 23．（多选）一定质量的理想气体经历了如图所示的A→B→C→D→A循环，该过程每个状态视为平衡态，各状态参数如图所示。A状态的体积为2×10﹣3m3，则（　　） A．D状态的体积为4×10﹣3m3 B．B状态的体积为5×10﹣3m3 C．完成一次循环，气体从外界吸热 D．完成一次循环，外界对气体做功 【答案】BC 【解答】解：A、AD反向延长线过原点，可知从D→A气体做等容变化，则D状态的体积为2×10﹣3m3，故A错误； B、从D→A气体做等容变化，根据查理定律有 从A→B气体做等压变化，根据盖—吕萨克定律有 解得B状态的体积为，故B正确； D、从D→A、B→C气体做等容变化，外界对气体不做功，从A→B气体对外界做功为 W1＝pA（VB﹣VA），解得W1＝600J 从C→D外界对气体做功为 W2＝pD（VC﹣VD），解得W2＝300J 故完成一次循环，气体对外界做功为W＝W1﹣W2＝600J﹣300J＝300J，故D错误； C、完成一次循环，气体内能不变，根据热力学第一定律有 ΔU＝﹣W+Q＝0，得Q＝300J，可知完成一次循环，气体从外界吸热，故C正确。 故选：BC。 24．一定质量的理想气体，在初始状态A时，体积为V0，压强为p0，温度为T0，已知此时气体的内能为U0。该理想气体从状态A经由一系列变化，最终还回到原来状态A，其变化过程的p﹣V图像如图所示，其中AB是等温变化。求： （1）气体在状态B时的体积； （2）气体在状态C时的温度； （3）从状态B到状态C，气体对外界做多少功。 【解答】解：（1）由题图可知，气体从状态A到状态B为等温变化过程，状态B时气体压强为pB＝3p0，设体积为VB，由玻意耳定律得 p0V0＝pBVB 解得 （2）由题图可知，气体从状态B到状态C为等压变化过程，状态C时气体体积为VC＝V0，设温度为TC，由盖—吕萨克定律得 解得TC＝3T0 （3）气体从状态B到状态C，气体对外界做的功为 W＝3p0（VC﹣VB）＝3p0（V0）＝2p0V0 即气体对外界做正功，大小为2p0V0。 答：（1）气体在状态B时的体积为； （2）气体在状态C时的温度为3T0； （3）从状态B到状态C，气体对外界做正功，大小为2p0V0。 四．能量守恒定律的内容和应用（热力学方向）（共4小题） 25．下列说法正确的是（　　） A．随着科技的发展，永动机是可以制成的 B．太阳照射到地球上的光能转化成了其他形式的能量，但照射到宇宙空间的能量都消失了 C．有种“全自动”手表，不用上发条，也不用任何形式的电源，戴在手上却能一直走动，说明能量可以凭空产生 D．“既要马儿跑，又让马儿不吃草”违背了能量转化和守恒定律，因而是不可能的 【答案】D 【解答】解：A、能量守恒定律是无条件成立的，故永动机是不可以制成的，故A错误； B、宇宙中的总能量是守恒的，故太阳照射到地球上的光能转化成了其他形式的能量，照射到宇宙空间的能量也不会消失，故B错误； C、“全自动”手表，不用上发条，也不用任何形式的电源，戴在手上却能一直走动，说明能量可以凭空产生，但是一定要戴在运动的手上，说明里面有自动上发条的装置，故C错误； D、没有不吃草的马，说明“既要马儿跑，又让马儿不吃草”违背了能量转化和守恒定律，故D正确； 故选：D。 26．一种冷暖两用型空调铭牌标注有如下指标：输入功率1kw，制冷能力1.2×104kJ/h，制热能力1.3×104kJ/h．这样，该空调在制热时，每消耗1J电能，将放出约3J的热量．下列说法正确的是（　　） A．铭牌上标注的指标一定是虚假的 B．空调制热时产出的热量全部是由电能转化而来的 C．此过程违反了能量守恒定律 D．空调制热时放出的热量，一部分由电能转化而来的，另一部分则是从外界吸收的 【答案】D 【解答】解：该空调在向室内放出的热量，一部分通过电流做功，消耗电能转化而来，另一部分通过从外界吸收热量而来，因此并不违反能量守恒定律，故D正确，ABC错误。 故选：D。 27．下列说法中正确的是（　　） A．某种形式的能量减少，一定有其他形式的能量增加 B．能量耗散表明，能量的总量并不守恒 C．随着科技的发展，能量是可以凭空产生的 D．随着科技的发展，永动机是可以制成的 【答案】A 【解答】解：A、根据能量守恒定律，某种形式的能量减少，一定有其他形式的能量增加，故A正确； B、能量耗散表明，能量的总量虽然守恒，但其转化和转移具有方向性，故B错误； C、根据能量守恒定律，能量是不能创生的，故C错误； D、永动机违背了热力学第一和第二定律，故是不可能制造成功的，故D错误； 故选：A。 28．（多选）下列说法正确的是（　　） A．随着科技的发展，永动机是可以制成的 B．在低速运动时，宏观物体的运动服从牛顿运动定律 C．“既要马儿跑，又让马儿不吃草”违背了能量转化和守恒定律，因而是不可能的 D．有种“全自动”手表，不用上发条，也不用任何形式的电源，却能一直走动，说明能量可以凭空产生 【答案】BC 【解答】解：A、第一类永动机违背了热力学第一定律即能量守恒定律，第二类永动机违背了热力学第二定律，故永动机是不可以制成的，故A错误； B、牛顿运动定律的适用范围是宏观低速现象，故B正确； C、没有不吃草的马，说明“既要马儿跑，又让马儿不吃草”违背了能量转化和守恒定律，故C正确； D、根据能量守恒定律可知，能量不能凭空产生，“全自动”手表，不用上发条，也不用任何形式的电源，戴在手上却能一直走动，原因是在运动的过程中，自动上的发条，故D错误。 故选：BC。 五．第一类永动机不可能制成（共3小题） 29．“第一类永动机”是不可能制成的，这是因为它（　　） A．不符合热力学第一定律 B．做功产生的热量太少 C．由于有摩擦、热损失等因素的存在 D．找不到合适的材料和合理的设计方案 【答案】A 【解答】解：第一类永动机是不可能制成的，因为它违背了能量守恒定律，即热力学第一定律，故A正确，BCD错误。 故选：A。 30．关于永动机和热力学定律的讨论，下列叙述正确的是（　　） A．第二类永动机违背能量守恒定律 B．如果物体从外界吸收了热量，则物体的内能一定增加 C．保持气体的质量和体积不变，当温度升高时，每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多 D．做功和热传递都可以改变物体的内能，但从能的转化或转移的观点来看这两种改变方式没有区别 【答案】C 【解答】解：A、第二类永动机不违反能量守恒定律，违反了热力学第二定律，故A错误； B、改变内能的方式有做功和热传递，物体从外界吸收了热量，物体的内能不一定增加，故B错误； C、保持气体的质量和体积不变，当温度升高时，压强增大，每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多，故C正确； D、做功和热传递都可以改变物体的内能，但从能时转化或转移的观点来看这两种改变方式是有区别的，故D错误； 故选：C。 31．（多选）以下说法正确的是（　　） A．伽利略通过“斜面实验”，证明了“力不是维持运动的原因” B．所有的永动机都违反了能量守恒定律，都不能制作成功 C．爱因斯坦提出“光子”理论，成功地对光电效应进行了解释 D．在相对论中，运动中的时钟会比静止时走得快 【答案】AC 【解答】解：A、伽利略通过理想的“斜面实验”，说明力不是维持运动的原因，小球要达到原来的高度才肯停止运动，然而永远不能达到，所以不停地运动下去，在运动过程中没有受到任何力（除重力与支持力）。故A正确； B、并不是所有的永动机都违反了能量守恒定律，第一类永动机违反了能量守恒定律，而第二类永动机并不违反能量守恒定律，而是违反了热力学第二定律，都不能制作成功。故B错误； C、由于爱因斯坦提出“光子”理论，能成功地对光电效应进行了解释，所以使人们对光能进一步认识。故C正确； D、由相对论可知，当运动时时间变慢，长度缩短。故D错误； 故选：AC。 六．热力学第二定律的不同表述与理解（共6小题） 32．下列叙述中，正确的是（　　） A．物体温度越高，内能增加，每个分子的动能也越大 B．布朗运动就是液体分子的运动 C．空气容易被压缩说明分子间存在分子力 D．热量不可能自发地从低温物体传递给高温物体 【答案】D 【解答】解：A、物体温度越高，分子热运动的平均动能越大；但分子势能不一定大；故物体的温度升高，不是每个分子的动能变大，内能也不一定增加；故A错误； B、布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的运动，不是液体分子的运动，故B错误； C、空气容易被压缩说明分子间间隙较大，与分子力无关，故C错误； D、根据热力学第二定律，热量不可能从低温物体传递给高温物体而不引起其他变化，即不可能自发地从低温物体传递给高温物体，故D正确； 故选：D。 33．如图所示，这是中国传统玩具饮水鸟。在鸟的面前放上一杯水，用手把鸟嘴浸到水里，“喝”了一口后，又直立起来。之后，无需人的干预，小鸟直立一会儿就会自己俯下身去使鸟嘴浸入水中“喝”水，然后又会直立起来。就这样周而复始，小鸟不停地点头“喝”水，则下列说法正确的是（　　） A．饮水鸟上下运动的能量来源于周围空气的内能 B．水杯中的水干了之后，小鸟还能点头“喝”水 C．这种玩具饮水鸟是一架永动机 D．此现象违背了热力学第二定律 【答案】A 【解答】解：A．玩具饮水鸟的内部结构如图所示： 饮水鸟的头和躯体分别为两个薄壁玻璃球，其间以一个玻璃管连接，内部装有易挥发的液体。其原理是先在鸟嘴上滴一些水，水分蒸发后吸热使得头部气压小于肚子中的气压，从而使肚子中的部分液体压入头部，使重心上移，鸟的身体变得不稳定而发生倾斜，倾斜的过程中肚子中的玻璃管口脱离液面，从而使头部的液体又回流到肚子中，使鸟的身体再回到开始的竖直状态，而刚才倾斜的过程中鸟嘴刚好又沾到了水，之后鸟回到竖直状态后，鸟嘴的水分蒸发，重复前方的运动，即饮水鸟上下运动的能量来源于周围空气的内能，故A正确； B．根据上述可知，当水杯中的水干了之后，由于不能形成头部和肚子的压强差，小鸟不能再上下运动，也就是说小鸟不能点头“喝”水，故B错误； C．这种玩具饮水鸟仍然遵循能量守恒定律，但不是一架永动机，故C错误； D．根据上述分析可知，该过程没有违背热力学第二定律，故D错误。 故选：A。 34．下列说法正确的是（　　） A．悬浮水中的碳粒做布朗运动的现象，间接反映了水分子的无规则热运动 B．晶体有固定的熔点，但物理性质不可能表现为各向同性 C．温度升高时，物体内每个分子的速率都增大，所以物体的分子平均动能增大 D．根据热力学第二定律可知，热量不可以从低温物体传到高温物体 【答案】A 【解答】解：A．悬浮水中的碳粒做布朗运动的现象，是由水分子无规则运动撞击碳粒形成的，间接反映了水分子的无规则热运动，故A正确； B．晶体有固定的熔点，单晶体具有各向异性，多晶体具有各向同性，故B错误； C．温度升高时，物体的分子平均动能增大，但不是物体内每个分子的速率都增大，故C错误； D．根据热力学第二定律可知，热量不能从低温物体传到高温物体而不引起其它变化，故D错误。 故选：A。 35．（多选）根据热学中的有关知识，下列说法中正确的是（　　） A．所有符合能量守恒定律的宏观过程都能真实发生 B．电冰箱的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递 C．机械能可以全部转化为内能，而内能无法全部用来做功转化成机械能而不引起其他变化 D．第一类永动机违背能量守恒定律，第二类永动机不违背能量守恒定律，随着科技的进步和发展，第二类永动机可以被制造出来 【答案】BC 【解答】解：AC、涉及热现象的宏观过程都有一定的方向性，符合能量守恒定律的宏观过程并不能都真实发生，根据热力学第二定律，不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响，所以机械能可以全部转化为内能，而内能无法全部用来做功以转换成机械能而不引起其他变化，故A错误，C正确； B、电冰箱的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递，但要引起其他变化，故B正确； D、第一类永动机违背能量守恒定律，不可能制造出来。第二类永动机不违背能量守恒定律，但违背了热力学第二定律，也不可能制造出来，故D错误。 故选：BC。 36．（多选）气闸舱是载人航天器中供航天员进入太空或由太空返回用的气密性装置，其原理如图所示。座舱M与气闸舱N之间装有阀门K，座舱M中充满空气，气闸舱N内为真空。航天员从太空返回气闸舱N后，打开阀门K，M中的气体进入N中，最终达到平衡。此过程中气体与外界没有热交换，舱内气体可视为理想气体，下列说法正确的是（　　） A．气体对外不做功，气体内能不变 B．气体体积膨胀，对外做功，内能减小 C．气体温度降低，体积增大，压强减小 D．N中气体不能自发地全部退回到M中 【答案】AD 【解答】解：AB、M中的气体自由扩散膨胀，没有对外做功，W＝0，又因为整个系统与外界没有热交换，Q＝0，根据热力学第一定律ΔU＝W+Q可知，ΔU＝0，即气体内能不变，故A正确、B错误； C、因气体内能不变，所以其温度不变，根据玻意耳定律pV＝C可知，扩散后气体的体积V增大，压强p减小，故C错误； D、根据热力学第二定律可知，一切宏观热现象均具有方向性，可知N中气体不能自发地全部退回到M中，故D正确。 故选：AD。 37．功是物理学中非常重要的概念，通过做功的过程可以实现能量转化。一直流电动机，线圈电阻R＝2.0Ω，当它两端所加的电压U＝24V时，电动机正常运转，测得通过其电流I＝0.50A．求此工作状态下，这台电动机将电能转化为机械能的效率是多少？（保留三位有效数字） 【解答】解：线圈电阻R＝2.0Ω，两端所加的电压U＝24V时，电动机正常运转，通过线圈的电流I＝0.50A。 依据热功率表达式：P热＝I2R 那么线圈的热功率：P热＝0.52×2W＝0.5W， 而电动机的总功率为：P总＝UI＝24×0.5W＝12W 则电动机的机械功率为：P机＝P总﹣P热＝12W﹣0.5W＝11.5W； 因此电动机将电能转化为机械能的效率是：100%≈95.8% 答：电动机将电能转化为机械能的效率是95.8%。 七．第二类永动机不可能制成（共3小题） 38．下列说法正确的是（　　） A．能量耗散表明，能量的总量并不守恒 B．随着科技的发展，能量是可以产生的 C．随着科技的发展，永动机是可以制成的 D．某种形式的能量减少，一定有其他形式的能量增加，能的总量保持不变 【答案】D 【解答】解：A、能量耗散是指能量的可利用率越来越低，但仍然遵守能量守恒定律。故A错误； B、能量既不会凭空消失，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变，故B错误； C、永动机违背了能量守恒定律，是不可能制成的，故C错误； D、根据能量守恒定律可知，某种形式的能量减少，一定有其他形式的能量增加，能的总量保持不变，故D正确； 故选：D。 39．根据热力学定律和分子动理论，可知下列说法中正确的是（　　） A．布朗运动反映了悬浮小颗粒内部分子在不停地做无规则的热运动 B．随着分子间距增大，分子间引力和斥力均减小，分子势能一定减小 C．第二类永动机不可能制成，是因为违反了能量守恒定律 D．对于一定质量的理想气体，如果压强不变，体积增大，那么它一定从外界吸热 【答案】D 【解答】解：A、布朗运动是固体微粒的无规则运动是由液体分子撞击形成的，反映了液体分子的无规则运动，故A错误； B、首先明确了开始分子之间距离与r0关系，才能判断分子势能的变化情况，若开始分子之间距离小于r0，则在分子之间距离增大到大于r0过程中，分子势能先减小后增大，故B错误； C、根据热力学第二定律可知，第二类永动机并未违反能量守恒定律，而是违反了宏观自然过程发展的方向性，即违反了热力学第二定律，故C错误； D、根据气态方程可知一定质量的理想气体压强不变，体积增大，温度一定升高，因此内能增加，体积增大则对外做功，根据ΔU＝W+Q可知，气体一定吸收热量，故D正确。 故选：D。 40．（多选）下列说法中正确的有 （　　） A．第二类永动机和第一类永动机一样，都违背了能量守恒定律 B．自然界中的能量虽然是守恒的，但有的能量便于利用，有的不便于利用，故要节约能源 C．若气体的温度随时间不断升高，其压强也一定不断增大 D．晶体都具有固定的熔点 【答案】BD 【解答】解：A、热力学第一定律说明第一类永动机不可能制成，能量守恒的热力学过程具有方向性即第二类永动机不可能实现，即第二类永动机不违背能量守恒定律，故A错误。 B、自然界中的能量虽然是守恒的，由热力学第二定律可知，能量集中的各种能量最终将会变为内能而耗散在大气中，从而不能再被利用，故要节约能源，所以B正确。 C、根据一定质量的理想气体状态方程恒量可知，若温度T升高，体积V增大且增大的更多，则压强p可能减小，故C错误。 D、晶体分为单晶体和多晶体，其共同特点是具有固定的熔点，故D正确。 故选：BD。 八．熵与熵增加原理（共4小题） 41．以下说法正确的是（　　） A．分子间的相互作用力一定随着距离的增大而增大 B．孤立系统总是从熵大的状态向熵小的状态发展 C．温度升高，每个分子的动能都增大 D．露珠呈球状是由于液体表面张力的作用 【答案】D 【解答】解：A、如果分子间的距离小于平衡距离，分子间的相互作用力随分子距离的增大而减小，分子间的距离大于等于平衡距离时分子间的作用力随分子间距离的增大先增大后减小，故A错误； B、孤立系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展的，故B错误； C、温度升高，分子的平均动能增大，每个分子的动能不一定增大，故C错误； D、由于液体表面存在张力，所以露珠呈现球状，故D正确； 故选：D。 42．在一定速度下发生变化的孤立系统，其总熵的变化（　　） A．不变 B．可能增大或减小 C．总是增大 D．总是减小 【答案】C 【解答】解：根据热力学第二定律可知，在任何自然过程中，一个孤立系统的熵总是增大的，故C正确，ABD错误。 故选：C。 43．（多选）下列说法正确的是（　　） A．不可能让热量由低温物体传递给高温物体而不引起其它任何变化 B．从单一热源吸取热量使之全部变成有用的机械功是不可能的 C．熵值越大，表明系统内分子运动越无序 D．热量是热传递过程中，内能大的物体向内能小的物体转移内能多少的量度 【答案】AC 【解答】解：A、根据热力学第二定律可知，不可能让热量由低温物体传递给高温物体而不引起其它任何变化，故A正确； B、根据热力学第二定律可知，从单一热源吸取热量使之全部变成有用的机械功而不引起其他变化，是不可能的，故B错误； C、根据熵增加原理可知，熵值越大，表明系统内分子运动越无序，故C正确； D、热量是热传递过程中，温度高的物体向温度低的物体转移内能多少的量度，故D错误。 故选：AC。 44．二氧化碳是导致全球变暖的主要原因之一，人类在采取节能减排措施的同时，也在研究控制温室气体的新方法，目前专家们正在研究二氧化碳的深海处理技术。 （1）在某次实验中，将一定质量的二氧化碳气体封闭在一可自由压缩的导热容器中，将容器缓慢移到海水某深处，气体体积减为原来的一半，不计温度变化，则此过程中　BD　 A．封闭气体对外界做正功 B．封闭气体向外界传递热量 C．封闭气体分子的平均动能增大 D．封闭气体组成的系统的熵减小 （2）实验发现，二氧化碳气体在水深170m处变成液体，它的密度比海水大，靠深海的压力使它永沉海底，以减少排放到大气中的二氧化碳量。容器中的二氧化碳处于汽液平衡状态时的压强随温度的增大而　增大　 （选填“增大”、“减小”或“不变”）；在二氧化碳液体表面，其分子间的引力　大于　 （选填“大于”、“等于”或“小于”）斥力。 （3）实验发现，在水深300m处，二氧化碳将变成凝胶状态，当水深超过2500m时，二氧化碳会浓缩成近似固体的硬胶体。设在某状态下二氧化碳气体的密度为ρ，摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为N，将二氧化碳分子看作直径为D的球，体积为于D3，则在该状态下体积为V的二氧化碳气体变成固体后体积为多少？ 【解答】解：（1）A、气体体积减为原来的一半，外界对气体做正功，故A错误。 B、温度不变，所以气体的气体分子的平均动能不变，内能不变，故B正确， 对于热力学第一定律ΔU＝W+Q，所以封闭气体向外界传递热量，故C错误。 D、封闭气体组成的系统的熵减小，故D正确。 （2）容器中的二氧化碳处于汽液平衡状态时，体积不变，压强随温度的增大而增大，在二氧化碳液体表面，其分子间的引力大于斥力。 （3）二氧化碳气体的摩尔数n，变成固体后的体积V′＝nNV球； 故答案为：（1）BD；（2）增大；大于；（3）二氧化碳气体变成固体后体积为。 九．热力学第三定律的表述和应用（共3小题） 45．下列说法中正确的是（　　） A．当分子间的距离增大时，分子间的引力变大而斥力变小 B．布朗运动反映了悬浮在液体中固体颗粒分子的无规则运动 C．气体对器壁的压强是由大量气体分子对器壁频繁碰撞而产生的 D．随着低温技术的发展，我们可以使温度逐渐降低，并最终达到绝对零度 【答案】C 【解答】解：A、当分子间的距离增大时，分子间的引力和斥力同时变小，故A错误； B、布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的无规则运动，反映了液体分子的无规则运动，故B错误； C、气体对器壁的压强是由大量气体分子对器壁频繁碰撞而产生的，与分子的平均动能和分子数密度有关，故C正确； D、分子热运动的平均动能与热力学温度成正比，故绝对零度只能接近，不可能达到，故D错误； 故选：C。 46．下列说法中正确的是（　　） A．用手捏面包，面包体积会缩小，说明分子之间有间隙 B．分子间的距离r存在某一值r0，当r大于r0时，分子间斥力大于引力；当r小于r0时分子间斥力小于引力 C．由于液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离，液面分子间表现为引力，所以液体表面具有收缩的趋势 D．随着低温技术的发展，我们可以使温度逐渐降低，并最终达到绝对零度 【答案】C 【解答】解：A、用手捏面包，面包体积会缩小，说明面包内有气孔，故A错误； B、分子间的距离r存在某一值r0，当r大于r0时，分子间斥力小于引力；当r小于r0时分子间斥力大于引力，故B错误； C、由于蒸发，液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离，液面分子间表现为引力，所以液体表面具有收缩的趋势，即存在表面张力，故C正确； D、分子热运动的平均动能与热力学温度成正比，故绝对零度是温度的极限，只能无限接进，不可能达到，故D错误； 故选：C。 47．（多选）关于热力学第二定律，以下说法正确的是（　　） A．第二类永动机的原理违背了热力学第二定律 B．热力学第二定律的内容可以表述为：不可能使热量由低温物体传递到高温物体 C．不可能看到混合均匀的两种气体自发地分开，这种现象的发生会违背热力学第二定律 D．热力学第二定律告诉我们：热力学零度不可达到 【答案】AC 【解答】解：A、机械能和内能的转化过程具有方向性，即不可能从单一热源吸取热量，使之完全变为有用功而不产生其他影响。所以第二类永动机的原理违背了热力学第二定律。故A正确。 B、热力学第二定律的内容可以表述为：热量不能自发的由低温物体传到高温物体而不产生其他影响，即只要产生其他影响，热量就能从低温物体传到高温物体。故B错误。 C、两种不同的气体只能自发的混合均匀，而按照热力学第二定律要让两种不同的气体分开必须有其他物体做功。而将两种气体自发的分开违背了热力学第二定律。故C正确。 D、由于分子在做永不停息地无规则的热运动，而热力学温度是分子平均动能大小的标志，故热力学零度不可达到。故D错误。 故选：AC。 学科网（北京）股份有限公司1 学科网（北京）股份有限公司 $ 第三章 热力学定律（易错47题9大考点）（原卷版） 一．改变物体内能的两种方式（共7小题） 二．热力学第一定律的表达和应用（共11小题） 三．热力学第一定律与理想气体的图像问题相结合（共6小题） 四．能量守恒定律的内容和应用（热力学方向）（共4小题） 五．第一类永动机不可能制成（共3小题） 六．热力学第二定律的不同表述与理解（共6小题） 七．第二类永动机不可能制成（共3小题） 八．熵与熵增加原理（共4小题） 九．热力学第三定律的表述和应用（共3小题） 一．改变物体内能的两种方式（共7小题） 1．将一定质量的气体封闭在气缸中，用力迅速向下压缩活塞，会观察到气缸内的硝化棉被点燃的现象；在气体压缩过程中，下列说法中正确的是（　　） A．活塞对气体做功，使气体内能增加，温度升高 B．气体压强保持不变 C．克服摩擦力做功，使气体内能增加，温度升高 D．每个气体分子动能均增加 2．关于如图中所涉及物理知识的论述中，正确的是（　　） A．甲图中，由两分子间作用力随距离变化的关系图线可知，当两个相邻的分子间距离为r0时，它们间相互作用的引力和斥力均为零 B．乙图中，在固体薄片上涂上石蜡，用灼热的针接触其下表面，从石蜡熔化情况知固体薄片可能为非晶体 C．丙图中，液体表面层分子间相互作用表现为斥力，正是因为斥力才使得水黾可以停在水面上 D．丁图中，迅速压下活塞，可观察到硝化棉燃烧起来，这表明气体从外界吸热，内能增加 3．下列有关热和能的说法中，正确的是（　　） A．发生热传递时，温度总是从高温物体传递给低温物体 B．夏天在室内洒水降温，利用了水的比热容较大的性质 C．一块0℃的冰融化成0℃的水后，温度不变，内能变大 D．内燃机的压缩冲程，主要通过热传递增加了汽缸内物质的内能 4．（多选）关于物体内能，下列说法中正确的是（　　） A．将物体举高或使它们的速度增大，是利用做功来使物体内能增大的 B．阳光照晒衣服，衣服的温度升高，是利用热传递来改变物体内能的 C．物体在空中自由下落是用做功增加内能 D．拉弯的弓把箭射出去，箭在空气中飞行的过程中，内能增加 5．（多选）下列说法正确的是（　　） A．静电场、感应电场、磁场等均是客观存在的物质 B．电势能是电荷、电场共同拥有且与电荷位置有关的能量 C．做功是系统能量改变的唯一途径 D．所有由法拉第电磁感应定律描述的感应电动势均有相同的形成机理 6．如图所示，在矿泉水瓶的侧壁上钻一个孔，把电火花发生器紧紧塞进孔中，从瓶口喷入酒精并盖上锥形纸筒，按动电火花发生器，点燃瓶内酒精后，纸筒即刻飞出，燃气推动纸筒飞出的过程相当于内燃机的 　 　 冲程，纸筒飞出后瓶内气体的内能 　 　 （选填“增大”“减小”或“不变”）。 7．运用所学的物理知识，试完成下列问题： （1）指出下列实例中，各是通过什么方式（物理过程）来改变物体的内能？ ①煤炉把水烧开； ②自行车急刹车时轮胎发热； ③冰块将食品温度降低； ④压缩气体放气后温度降低； ⑤太阳光把衣服晒暖和。 （2）擦火柴，火柴就燃烧；把火柴放在太阳光下，通过凸透镜聚光使火柴燃烧。这两种方式有什么不同？效果为什么是相同的？ 二．热力学第一定律的表达和应用（共11小题） 8．一定质量的理想气体经历了A→B→C的状态变化过程，p﹣V图像如图所示，BA延长线通过O点，BC与p轴平行，则（　　） A．A→B过程气体吸热 B．A→B过程气体内能减小 C．B→C过程气体对外界做正功 D．B→C过程气体分子的平均动能减小 9．一定质量的理想气体从状态a开始。第一次经绝热过程到状态b；第二次先经等压过程到状态c，再经等容过程到状态b。p﹣V图像如图所示。则（　　） A．c→b过程气体从外界吸热 B．a→c→b过程比a→b过程气体对外界所做的功多 C．气体在状态a时比在状态b时的分子平均动能小 D．气体在状态a时比在状态c时单位时间内撞击在单位面积上的分子数少 10．一定质量理想气体经历如图所示的循环过程，a→b过程是等压过程，b→c过程中气体与外界无热量交换，c→a过程是等温过程。下列说法正确的是（　　） A．a→b过程，容器壁在单位时间内、单位面积上受到气体分子撞击的次数会增加 B．b→c过程，气体对外做功，内能增加 C．a→b过程，气体从外界吸收的热量大于c→a过程放出的热量 D．a→b→c→a过程，气体从外界吸收的热量大于气体对外界做的总功 11．如图所示，某同学在下山过程中，将没盖子的空水瓶开口向上放在背包侧袋里。下山过程中，温度逐渐升高、大气压可视为不变，关于瓶内气体说法正确的是（　　） A．单位体积内的气体分子数不变 B．瓶内气体分子的平均速率不变 C．瓶内原有气体总内能逐渐减小 D．单位时间撞击单位面积瓶壁的分子数减少 12．（多选）如图，一开口向上的导热气缸内用活塞封闭了一定质量的理想气体，活塞与气缸壁间无摩擦。现用外力作用在活塞上，使其缓慢下降，环境温度保持不变，系统始终处于平衡状态。在活塞下降过程中（　　） A．气体体积逐渐减小，内能增加 B．气体压强逐渐增大，内能不变 C．气体压强逐渐增大，放出热量 D．外界对气体做功，气体内能不变 13．（多选）一定质量的理想气体在绝热过程中由状态A变化到状态B，其压强p随体积V变化图像如图所示，则该过程中下列说法正确的是（　　） A．外界对气体做正功 B．气体的内能不变 C．气体分子的平均动能减小 D．单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数减小 14．（多选）如图所示，一定质量的理想气体经历了从状态A→B→C→A的过程，气体在状态A时的体积为V0，CA的延长线过p﹣T坐标系的原点O，气体的内能E＝kT（k为常数），下列说法正确的是（　　） A．从A到B的过程，气体吸热 B．从B到C的过程，气体分子的平均动能减小，所有分子的平均速率都减小 C．在状态B时，气体的内能是在状态A时的3倍 D．从C到A的过程，单位时间内撞击到容器壁单位面积上的分子数增多 15．如图所示为弹性健身球，球内气体的体积为110L，压强为1.1×105Pa。某同学靠到球上，达到稳定时，球内气体体积变为100L，球内气体视为理想气体且温度不变，球内气体压强为　 　 Pa（结果保留2位有效数字），则该过程气体向外界　 　 （填“放出”或“吸收”）热量。 16．如图所示，一个导热良好的圆柱形汽缸开口向上竖直放置于水平面上，缸内有一形状不规则的文物，且封闭有一定质量的理想气体。白天某时刻，气体的温度为27℃，质量为m、横截面积为S的活塞到汽缸底部的距离为H。到夜晚某时刻，环境温度缓慢降低到7℃时，活塞离汽缸底部的距离变为h，此过程中气体增加的内能为ΔU。已知大气压强恒为p0，重力加速度为g，活塞与汽缸壁密封良好且不计摩擦，忽略文物热胀冷缩的影响，热力学温度与摄氏温度的关系T＝t+273K。求： （1）汽缸内放置的文物的体积； （2）该过程中缸内气体吸收的热量。 17．如图，在竖直放置的圆柱形容器内用质量为m的活塞密封一部分气体，活塞能无摩擦地滑动，容器的横截面积为S，将整个装置放在大气压恒为p0的空气中，开始时气体的温度为T0，活塞与容器底的距离为h0，当气体从外界吸收热量Q后，活塞缓慢上升d后再次平衡。重力加速度大小为g，求： （1）再次平衡后气体的温度； （2）在此过程中的密闭气体的内能增加了多少。 18．导热性能良好、内壁光滑的汽缸开口竖直向上放置，其上端口装有固定卡环，如图1所示。质量m＝0.8kg、横截面积S＝2.5×10﹣4m2的活塞将一定质量的理想气体封闭在缸内。现缓慢升高环境温度，气体从状态A变化到状态C的V﹣T图像如图2所示，已知大气压强，重力加速度g＝10m/s2。求： （1）状态C时气体的压强； （2）气体从A到C的过程中气体内能增加了7.2×104J，则这一过程中气体吸收的热量是多少？ 三．热力学第一定律与理想气体的图像问题相结合（共6小题） 19．一定质量的理想气体从状态A开始，经历A→B→C→A一次循环回到A状态，其压强p随体积倒数变化的图像如图所示，其中AB的反向延长线过原点O，BC为双曲线，CA与横轴平行。下列说法正确的是（　　） A．A→B过程气体内能不变，气体从外界吸收热量 B．B→C过程气体分子平均动能不变 C．C→A过程气体分子单位时间内对容器壁单位面积的碰撞次数减少 D．A→B→C→A全过程气体从外界吸收热量 20．“回热式热机”热循环过程可等效为如图所示的曲线，a→b、c→d为等温过程，b→c、d→a为等容过程。对于一定质量的理想气体在热循环过程中，下列说法正确的是（　　） A．a状态气体温度比c状态低 B．b→c过程放出热量小于d→a过程吸收热量 C．整个循环过程，气体对外放出热量 D．d状态下单位时间与器壁单位面积碰撞的气体分子数比c状态多 21．在研究气体物态变化规律时，小江同学用传感器研究一定质量的理想气体的p﹣V图象如图所示，初状态为a，后经ab、bc、ca三个过程回到初状态。则（　　） A．a、b两状态温度相等 B．b到c的过程，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增加 C．c到a的过程，气体从外界吸收热量，气体内能增大 D．a到b的过程，气体对外界做功，其值等于10p0V0 22．（多选）一定质量的理想气体，从状态A变化到状态B再变化到状态C，其压强p与体积的倒数的关系图像如图所示，则（　　） A．A→B过程中，气体分子热运动的平均动能先减小后增大 B．A→B过程中，气体从外界吸收热量 C．B→C过程中，单位时间内气体分子对单位面积器壁的撞击次数不变 D．整个过程中，A、B、C三个状态的温度关系为TA＜TC＜TB 23．（多选）一定质量的理想气体经历了如图所示的A→B→C→D→A循环，该过程每个状态视为平衡态，各状态参数如图所示。A状态的体积为2×10﹣3m3，则（　　） A．D状态的体积为4×10﹣3m3 B．B状态的体积为5×10﹣3m3 C．完成一次循环，气体从外界吸热 D．完成一次循环，外界对气体做功 24．一定质量的理想气体，在初始状态A时，体积为V0，压强为p0，温度为T0，已知此时气体的内能为U0。该理想气体从状态A经由一系列变化，最终还回到原来状态A，其变化过程的p﹣V图像如图所示，其中AB是等温变化。求： （1）气体在状态B时的体积； （2）气体在状态C时的温度； （3）从状态B到状态C，气体对外界做多少功。 四．能量守恒定律的内容和应用（热力学方向）（共4小题） 25．下列说法正确的是（　　） A．随着科技的发展，永动机是可以制成的 B．太阳照射到地球上的光能转化成了其他形式的能量，但照射到宇宙空间的能量都消失了 C．有种“全自动”手表，不用上发条，也不用任何形式的电源，戴在手上却能一直走动，说明能量可以凭空产生 D．“既要马儿跑，又让马儿不吃草”违背了能量转化和守恒定律，因而是不可能的 26．一种冷暖两用型空调铭牌标注有如下指标：输入功率1kw，制冷能力1.2×104kJ/h，制热能力1.3×104kJ/h．这样，该空调在制热时，每消耗1J电能，将放出约3J的热量．下列说法正确的是（　　） A．铭牌上标注的指标一定是虚假的 B．空调制热时产出的热量全部是由电能转化而来的 C．此过程违反了能量守恒定律 D．空调制热时放出的热量，一部分由电能转化而来的，另一部分则是从外界吸收的 27．下列说法中正确的是（　　） A．某种形式的能量减少，一定有其他形式的能量增加 B．能量耗散表明，能量的总量并不守恒 C．随着科技的发展，能量是可以凭空产生的 D．随着科技的发展，永动机是可以制成的 28．（多选）下列说法正确的是（　　） A．随着科技的发展，永动机是可以制成的 B．在低速运动时，宏观物体的运动服从牛顿运动定律 C．“既要马儿跑，又让马儿不吃草”违背了能量转化和守恒定律，因而是不可能的 D．有种“全自动”手表，不用上发条，也不用任何形式的电源，却能一直走动，说明能量可以凭空产生 五．第一类永动机不可能制成（共3小题） 29．“第一类永动机”是不可能制成的，这是因为它（　　） A．不符合热力学第一定律 B．做功产生的热量太少 C．由于有摩擦、热损失等因素的存在 D．找不到合适的材料和合理的设计方案 30．关于永动机和热力学定律的讨论，下列叙述正确的是（　　） A．第二类永动机违背能量守恒定律 B．如果物体从外界吸收了热量，则物体的内能一定增加 C．保持气体的质量和体积不变，当温度升高时，每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多 D．做功和热传递都可以改变物体的内能，但从能的转化或转移的观点来看这两种改变方式没有区别 31．（多选）以下说法正确的是（　　） A．伽利略通过“斜面实验”，证明了“力不是维持运动的原因” B．所有的永动机都违反了能量守恒定律，都不能制作成功 C．爱因斯坦提出“光子”理论，成功地对光电效应进行了解释 D．在相对论中，运动中的时钟会比静止时走得快 六．热力学第二定律的不同表述与理解（共6小题） 32．下列叙述中，正确的是（　　） A．物体温度越高，内能增加，每个分子的动能也越大 B．布朗运动就是液体分子的运动 C．空气容易被压缩说明分子间存在分子力 D．热量不可能自发地从低温物体传递给高温物体 33．如图所示，这是中国传统玩具饮水鸟。在鸟的面前放上一杯水，用手把鸟嘴浸到水里，“喝”了一口后，又直立起来。之后，无需人的干预，小鸟直立一会儿就会自己俯下身去使鸟嘴浸入水中“喝”水，然后又会直立起来。就这样周而复始，小鸟不停地点头“喝”水，则下列说法正确的是（　　） A．饮水鸟上下运动的能量来源于周围空气的内能 B．水杯中的水干了之后，小鸟还能点头“喝”水 C．这种玩具饮水鸟是一架永动机 D．此现象违背了热力学第二定律 34．下列说法正确的是（　　） A．悬浮水中的碳粒做布朗运动的现象，间接反映了水分子的无规则热运动 B．晶体有固定的熔点，但物理性质不可能表现为各向同性 C．温度升高时，物体内每个分子的速率都增大，所以物体的分子平均动能增大 D．根据热力学第二定律可知，热量不可以从低温物体传到高温物体 35．（多选）根据热学中的有关知识，下列说法中正确的是（　　） A．所有符合能量守恒定律的宏观过程都能真实发生 B．电冰箱的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递 C．机械能可以全部转化为内能，而内能无法全部用来做功转化成机械能而不引起其他变化 D．第一类永动机违背能量守恒定律，第二类永动机不违背能量守恒定律，随着科技的进步和发展，第二类永动机可以被制造出来 36．（多选）气闸舱是载人航天器中供航天员进入太空或由太空返回用的气密性装置，其原理如图所示。座舱M与气闸舱N之间装有阀门K，座舱M中充满空气，气闸舱N内为真空。航天员从太空返回气闸舱N后，打开阀门K，M中的气体进入N中，最终达到平衡。此过程中气体与外界没有热交换，舱内气体可视为理想气体，下列说法正确的是（　　） A．气体对外不做功，气体内能不变 B．气体体积膨胀，对外做功，内能减小 C．气体温度降低，体积增大，压强减小 D．N中气体不能自发地全部退回到M中 37．功是物理学中非常重要的概念，通过做功的过程可以实现能量转化。一直流电动机，线圈电阻R＝2.0Ω，当它两端所加的电压U＝24V时，电动机正常运转，测得通过其电流I＝0.50A．求此工作状态下，这台电动机将电能转化为机械能的效率是多少？（保留三位有效数字） 七．第二类永动机不可能制成（共3小题） 38．下列说法正确的是（　　） A．能量耗散表明，能量的总量并不守恒 B．随着科技的发展，能量是可以产生的 C．随着科技的发展，永动机是可以制成的 D．某种形式的能量减少，一定有其他形式的能量增加，能的总量保持不变 39．根据热力学定律和分子动理论，可知下列说法中正确的是（　　） A．布朗运动反映了悬浮小颗粒内部分子在不停地做无规则的热运动 B．随着分子间距增大，分子间引力和斥力均减小，分子势能一定减小 C．第二类永动机不可能制成，是因为违反了能量守恒定律 D．对于一定质量的理想气体，如果压强不变，体积增大，那么它一定从外界吸热 40．（多选）下列说法中正确的有 （　　） A．第二类永动机和第一类永动机一样，都违背了能量守恒定律 B．自然界中的能量虽然是守恒的，但有的能量便于利用，有的不便于利用，故要节约能源 C．若气体的温度随时间不断升高，其压强也一定不断增大 D．晶体都具有固定的熔点 八．熵与熵增加原理（共4小题） 41．以下说法正确的是（　　） A．分子间的相互作用力一定随着距离的增大而增大 B．孤立系统总是从熵大的状态向熵小的状态发展 C．温度升高，每个分子的动能都增大 D．露珠呈球状是由于液体表面张力的作用 42．在一定速度下发生变化的孤立系统，其总熵的变化（　　） A．不变 B．可能增大或减小 C．总是增大 D．总是减小 43．（多选）下列说法正确的是（　　） A．不可能让热量由低温物体传递给高温物体而不引起其它任何变化 B．从单一热源吸取热量使之全部变成有用的机械功是不可能的 C．熵值越大，表明系统内分子运动越无序 D．热量是热传递过程中，内能大的物体向内能小的物体转移内能多少的量度 44．二氧化碳是导致全球变暖的主要原因之一，人类在采取节能减排措施的同时，也在研究控制温室气体的新方法，目前专家们正在研究二氧化碳的深海处理技术。 （1）在某次实验中，将一定质量的二氧化碳气体封闭在一可自由压缩的导热容器中，将容器缓慢移到海水某深处，气体体积减为原来的一半，不计温度变化，则此过程中　 　 A．封闭气体对外界做正功 B．封闭气体向外界传递热量 C．封闭气体分子的平均动能增大 D．封闭气体组成的系统的熵减小 （2）实验发现，二氧化碳气体在水深170m处变成液体，它的密度比海水大，靠深海的压力使它永沉海底，以减少排放到大气中的二氧化碳量。容器中的二氧化碳处于汽液平衡状态时的压强随温度的增大而　 　 （选填“增大”、“减小”或“不变”）；在二氧化碳液体表面，其分子间的引力　 　 （选填“大于”、“等于”或“小于”）斥力。 （3）实验发现，在水深300m处，二氧化碳将变成凝胶状态，当水深超过2500m时，二氧化碳会浓缩成近似固体的硬胶体。设在某状态下二氧化碳气体的密度为ρ，摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为N，将二氧化碳分子看作直径为D的球，体积为于D3，则在该状态下体积为V的二氧化碳气体变成固体后体积为多少？ 九．热力学第三定律的表述和应用（共3小题） 45．下列说法中正确的是（　　） A．当分子间的距离增大时，分子间的引力变大而斥力变小 B．布朗运动反映了悬浮在液体中固体颗粒分子的无规则运动 C．气体对器壁的压强是由大量气体分子对器壁频繁碰撞而产生的 D．随着低温技术的发展，我们可以使温度逐渐降低，并最终达到绝对零度 46．下列说法中正确的是（　　） A．用手捏面包，面包体积会缩小，说明分子之间有间隙 B．分子间的距离r存在某一值r0，当r大于r0时，分子间斥力大于引力；当r小于r0时分子间斥力小于引力 C．由于液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离，液面分子间表现为引力，所以液体表面具有收缩的趋势 D．随着低温技术的发展，我们可以使温度逐渐降低，并最终达到绝对零度 47．（多选）关于热力学第二定律，以下说法正确的是（　　） A．第二类永动机的原理违背了热力学第二定律 B．热力学第二定律的内容可以表述为：不可能使热量由低温物体传递到高温物体 C．不可能看到混合均匀的两种气体自发地分开，这种现象的发生会违背热力学第二定律 D．热力学第二定律告诉我们：热力学零度不可达到 学科网（北京）股份有限公司1 学科网（北京）股份有限公司 $